Szimulálja a hangszórót egyenértékű rc áramkörrel

Ha bármilyen hanggal kapcsolatos projekttel dolgozik, a legkevésbé érintett komponens a hangszóró, de a hangszóró minden hanggal kapcsolatos áramkör elengedhetetlen része. A jó hangszóró felülírhatja a zajokat, és egyenletes kimenetet tud nyújtani, míg a rossz hangszóró tönkreteheti minden erőfeszítését, még az áramkör többi része is kivételesen jó.

Tehát fontos kiválasztani a megfelelő hangszórót, mivel az adja a végső közönség számára a végső kimenetet. De, mint mindannyian tudjuk, áramkör készítése közben az összes alkatrész nem mindig áll rendelkezésre könnyen, és néha nem tudtuk meghatározni, mi lesz a kimenet, ha kiválasztunk egy adott hangszórót, vagy néha van hangszórónk, de nincs házunk. Tehát ez nagy aggodalomra ad okot, mivel a hangszóró kimenete teljesen más lehet a különböző típusú akusztikus környezetekben.

Tehát, hogyan lehet meghatározni, hogy mi lesz a beszélő válasza egy másik helyzetben? Vagy mi lesz az áramkör felépítése? Nos, ez a cikk foglalkozik ezzel a témával. Megértjük a hangszóró működését, és elkészítjük a hangszóró RLC-vel egyenértékű modelljét. Ez az áramkör jó eszközként szolgál a hangszórók szimulálására is egyes speciális alkalmazásokban.

Hangszóró építése

A hangszóró energiaátalakítóként működik, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja. A hangszórók kétféle felépítésűek, az egyik mechanikus, a másik pedig az elektromos.

Az alábbi képen egy Hangszóró keresztmetszetét láthatjuk.

Láthatunk egy hangszórókeretet vagy -tartót, amely az alkatrészeket kívül és belül tartja. Az alkatrészek a porvédő sapka, a hangtekercs, a membrános kúp, a hangszóró pók, a pole és a mágnes.

A membrán az a végső dolog, amely rezeg és a levegőbe tolja a rezgést, és ezáltal megváltoztatja a légnyomást. Mivel a kúp alakú, a membrán nevezik Membrán Cone.

A pók fontos alkotóelem, amely felelős a hangszóró membrán megfelelő mozgásáért. Biztosítja, hogy amikor a kúp rezeg, nem érinti a hangszórókeretet.

Ezenkívül a burkolat, amely gumi vagy habszerű anyag, további támogatást nyújt a kúpnak. A membrán kúpja elektromágneses tekerccsel van rögzítve. Ez a tekercs szabadon mozoghat fent-lefelé a pólus és az állandó mágnes belsejében.

Ez a tekercs a hangszóró elektromos része. Amikor szinuszos hullámot adunk a hangszórónak, a hangtekercs megváltoztatja a mágneses polaritást, és felfelé és lefelé mozog, amelynek eredményeként rezgések keletkeznek a kúpban. A rezgés tovább szállt a levegőbe a levegő meghúzásával vagy tolásával, valamint a légnyomás megváltoztatásával, ezáltal hangot keltve.

Hangszóró modellezése az elektromos áramkörbe

A hangszóró az összes hangerősítő áramkör fő alkotóeleme, mechanikailag a hangszóró sok fizikai komponenssel működik. Ha összeállítunk egy listát, akkor az

1. Felfüggesztésnek való megfelelés - Ez egy olyan anyag tulajdonsága, amelyben az anyag rugalmas alakváltozásnak van kitéve, vagy megtapasztalja a térfogatváltozást, amikor alkalmazott erőnek van kitéve.
2. Felfüggesztési ellenállás - Ez a terhelés, amellyel a kúp szemben áll, miközben elmozdul a felfüggesztésből. Mechanikus csillapítás néven is ismert.
3. Mozgó tömeg - A tekercs, a kúp stb. Teljes tömege.
4. A vezetőn keresztül toló levegő terhelése.

Ez a fenti négy pont a beszélő mechanikai tényezőiből származik. Vannak még két tényező jelen van elektromosan,

1. Tekercs induktivitása.
2. Tekercsellenállás.

Tehát az összes szempont figyelembevételével néhány elektronika vagy elektromos alkatrész felhasználásával elkészíthetnénk a hangszóró fizikai modelljét. A 6 pont felettiek három passzív alapkomponens segítségével modellezhetők: ellenállások, induktorok és kondenzátorok, amelyeket RLC áramkörként jelölünk.

A hangszóró alapvető egyenértékű áramköre csak két komponens használatával hozható létre: Ellenállás és Induktor. Az áramkör így fog kinézni-

A fenti képen csak egyetlen R1 ellenállás és egyetlen L1 induktor van csatlakoztatva egy AC jelforráshoz. Ez az R1 ellenállás képviseli a hangtekercs ellenállását, az L1 induktor pedig a hang tekercs induktivitását. Ez a legegyszerűbb modell, amelyet a hangszóró-szimulációban használnak, de természetesen korlátozott, mert csak elektromos modellről van szó, és nincs lehetőség arra, hogy meghatározzuk a hangszóró képességét és azt, hogy miként fog reagálni a tényleges fizikai forgatókönyvben, amikor mechanikai alkatrészek vannak jelen.

Hangszóró egyenértékű RLC áramkör

Láttunk tehát egy hangszóró-alapmodellt, de a megfelelő működés érdekében mechanikai alkatrészeket kell hozzáadni a tényleges fizikai alkatrészekkel az adott hangszóró-egyenértékű modellben. Lássuk, hogyan tudjuk megtenni. De mielőtt ezt megértenénk, elemezzük, hogy milyen összetevőkre van szükség és mi a célja ezeknek.

A felfüggesztés megfelelőségéhez induktivitást lehet használni, mivel a felfüggesztés megfelelősége közvetlen kapcsolatban áll a Voice tekercsen keresztüli áramáramlás bizonyos változásával.

A következő paraméter a felfüggesztési ellenállás. Mivel ez egy olyan típusú terhelés, amelyet a felfüggesztés hoz létre, választható egy ellenállás erre a célra.

Kiválaszthatunk egy kondenzátort a mozgó tömeghez, amely tekercseket is tartalmaz, a kúp tömegét. És tovább választhatunk egy kondenzátort a légterheléshez, amely szintén növeli a kúp tömegét; a hangszóró-ekvivalens modell létrehozásának fontos paramétere is.

Tehát egy induktivitást választottunk a felfüggesztéshez, egy ellenállást a felfüggesztés ellenállásához, és két kondenzátort a légterheléshez és a mozgó tömeghez.

A következő fontos dolog az, hogy mindezeket hogyan lehet összekapcsolni, hogy elektromos egyenértékű modell legyen a hangszórókból. Az ellenállás (R1) és az induktivitás (L1) soros kapcsolatban vannak, amely elsődleges és amely a párhuzamos mechanikai tényezők alkalmazásával változtatható. Tehát ezeket az alkatrészeket párhuzamosan fogjuk csatlakoztatni az R1 és L1 kapcsolókkal.

A végső áramkör ilyen lesz -

Az R1-gyel és az L1-vel párhuzamosan komponenseket adtunk hozzá. C1 és C2 jelöli a mozgó tömeget és a légterhelést, L2 biztosítja a felfüggesztés megfelelőségét és R2 a felfüggesztési ellenállást.

Tehát az alábbiakban látható a hangszóró RLC-vel egyenértékű áramköre. Ez a kép a hangszóró pontosan ekvivalens modelljét mutatja, az ellenállást, az induktivitást és a kondenzátort használva.

Hol, Rc - tekercsellenállás, Lc - tekercs induktivitása, Cmems - mozgó tömegkapacitás, Lsc - a felfüggesztés megfelelőségének induktivitása, Rsr - felfüggesztési ellenállás és Cal - a légterhelés kapacitása.

Thiele / kis paraméterek a hangszóró tervezésében

Most megkaptuk az egyenértékű modellt, de hogyan kell kiszámítani az alkatrészek értékét. Ehhez szükségünk van a hangos hangszóró Thiele kis paramétereire .

A kis paraméterek a hangszóró bemeneti impedanciájából származnak, amikor a bemeneti impedancia megegyezik a rezonáns frekvenciával, és a hangszóró mechanikai viselkedése gyakorlatilag lineáris.

A Thiele Paraméterek a következő dolgokat nyújtják:

Paraméterek	Leírás	Mértékegység
	Teljes Q tényező	Egység nélküli
	Mechanikus Q tényező	Egység nélküli
	Elektromos Q tényező	Egység nélküli
	Rezonáns frekvencia	Hz
	A felfüggesztés ellenállása	N. s / m
	Teljes mozgó tömeg	Kg
	Hatékony vezetőterület	Négyzetméter
	Ekvivalens akusztikus térfogat	Cu.m
	A hangtekercs lineáris utazása	M
	Frekvencia válasz	Hz vagy kHz
	A vezetőegység térfogatának elmozdulása	Cu.m
	A hangtekercs ellenállása	Ohm
	Tekercs induktivitása	Henry vagy Mili Henry
	Force Factor	Tesla / méter
	A vezető felfüggesztésének megfelelősége	Méter / Newton

Ezekből a paraméterekből egyszerű képletek segítségével létrehozhatunk egy ekvivalens modellt.

Az Rc és Lc értéke közvetlenül választható ki a tekercs ellenállása és az induktivitás közül. Más paraméterek esetében a következő képleteket használhatjuk:

Cmens = Mmd / Bl ² Lsc = Cms * Bl ² Rsr = Bl ² / Rms

Ha az effektív értékek nincsenek megadva, akkor a következő egyenlet alapján határozhatjuk meg:

Rms = (2 * π * fs * Mmd) / Qms Cal = (8 * p * Ad ³) / (3 * Bl ²)

RLC egyenértékű hangszóró áramkör kiépítése valós adatokkal

Amint megtanultuk meghatározni az összetevők egyenértékű értékeit, dolgozzunk néhány valós adattal és szimuláljuk a hangszórót.

A BMS Speakers közül választottunk ki 12S330 hangszórót. Itt található ugyanarra a link.

www.bmsspeakers.com/index.php?id=12s330_thiele-small

Az előadó számára a Thiele paraméterek a következők

Ebből a Thiele-paraméterből kiszámítjuk az egyenértékű értékeket,

Tehát kiszámoltuk az egyes komponensek értékeit, amelyeket a 12S330 ekvivalens modellhez használunk. Készítsük el a modellt a Pspice-ban.

Megadtuk az egyes komponensek értékeit, és a jelforrást is átneveztük V1-re. Létrehoztunk egy szimulációs profilt

Úgy konfiguráltuk a DC sweepet, hogy a nagyfrekvenciás elemzést 5 Hz és 20000 Hz között, 100 pontonként évtizedenként, logaritmikus skálán végezzük.

Ezután csatlakoztattuk a szondát az egyenértékű hangszóró modell bemenetére -

Hozzáadtuk a feszültség és az áram nyomát az Rc-n, a hangtekercs ellenállását. Ellenőrizzük az ellenállás impedanciáját. Ehhez, mint tudjuk, V = IR, és ha az AC forrás V + -át elosztjuk az Rc ellenálláson átfolyó árammal, megkapjuk az impedanciát.

Tehát hozzáadtunk egy nyomot V (V1: +) / I (Rc) képlettel.

És végül megkapjuk az egyenértékű 12S330 hangszóró modell impedancia diagramját.

Láthatjuk az impedancia ábrát és azt, hogy a hangszóró impedanciája hogyan változik a

Szükségünknek megfelelően megváltoztathatjuk az értékeket, és most ezt a modellt használhatjuk a tényleges 12S330 hangszóró megismételésére .